[发明专利]一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法

说明书

本申请公开了一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法，包括：流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压；对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压；根据所述每级电路的同比输入电压，得到每级电路在时域或频域的性能。本发明只需CADENCE中自带库中元器件就可以搭建完成实现，易于实现；同时可以更加方便动态评估流水线各级在时域或频域上的性能。

技术领域

本发明涉及模数转换器技术领域，尤其涉及一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法。

背景技术

流水线结构模数转换器(Pipeline ADC)是一种常用模数转换器结构,其转换速率较高，消耗的芯片面积和功耗却较低，常用于无线通信、CCD图像数据处理、超声监测等高速应用领域。相对于其他结构模数转换器来说,最大优势在于它在精度、速度、功耗等方面的很好平衡，其精度较高，转换速度较快，功耗较低且芯片面积较小，因此在无线通信、数字视频等高速高精度领域中的应用越来越广泛。

在设计流水线流水线模数转换器中各级电路时，往往很难评估各级电路的性能是否满足整个流水线模数转换器的性能，大多数采用如式(1)的静态方法，根据输入信号的电压值算出输出值，然后和实际仿真得到的值进行对比，但这样不能直观的像采样保持电路那样通过对输出直接做离散傅立叶变换(DFT)而得到其动态性能，如SNR或SNDR。由于式(1)中的参数D不是线性的，是根据输入值的大小与参考值的对比而得到的1、0、-1三个值，假如Vin是一单音正弦信号，则通过式(1)得到的是一非线性信号，而用这个信号去做离散傅立叶变换(DFT)后是无法得到每级电路的性能，比如信号噪声比(SNR)或者信号噪声失真比(SNDR)。

V_out＝2*V_in+D*V_ref

其中，Vin是输入信号的电压值；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定；Vout是输出信号的电压值。

发明内容

为了方便评估各级电路的性能是否满足整个流水线模数转换器的性能，本申请提供了一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法。

本申请采用的技术方案是：一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法，包括：

流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压；

对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压；

根据所述每级电路的同比输入电压，得到每级电路在时域或频域的性能。

所述流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压，具体为：

所述流水线模数转换器的模拟输入电压经过采样保持电路得到第一级电路的输入电压，第一级电路的输入电压经过子模数转换器后得到数字输出信号，然后数字输出信号经过子数模转换器后得到模拟输出信号，将第一级电路的输入电压与所述模拟输出信号做减法，然后再经过放大器放大2倍，得到余差模拟电压输出，即第二级电路的输入电压，依次类推得到每级电路的输出电压。

所述流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压，包括：

V_out＝2*(V_in-V_dac)

其中，Vin为每级电路的输入电压；Vdac为每级电路的输入电压Vin经过子模数转换器和子数模转换器后得到的模拟输出电压；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定；Vout是每级电路的输出电压。